Новости и мнения

Климат-образный геном арабидопсиса

Два общегеномных исследования, подкрепленные полевыми экспериментами, идентифицируют SNP, которые коррелируют с пригодностью Arabidopsis в различных климатических условиях.

Используя разные подходы, чтобы задать один и тот же вопрос – как генетически адаптируется растение к климату, – две исследовательские группы обнаружили, что Arabidopsis thaliana , модельный организм в исследованиях растений, имеет многочисленные связанные с климатом однонуклеотидные полиморфизмы (SNP), которые помогают ему процветать в меняющаяся среда.

«Есть много людей, которые думали, что в Arabidopsis не будет никаких признаков климата – что он более приспособлен к местным нарушениям или местному избирательному давлению», – сказала Джоанна Шмитт , автор исследования одной из статей и профессор. в университете Брауна. «Но эти документы говорят нам, что на генетическом уровне мы можем найти доказательства того, что климат сыграл роль в формировании пригодности растений».

Документы, опубликованные сегодня (6 октября) в журнале Science , согласны с тем, что завод приспособился к изменяющимся условиям, но пока нет единого мнения по поводу основного механизма. Исследование Шмитта показало, что постоянная изменчивость – полиморфизмы, уже присутствующие в популяции – сыграли главную роль, в то время как в другой статье были обнаружены более убедительные доказательства избирательных зачисток вновь введенными мутациями.

Последнее исследование под руководством Джоя Бергельсона из Чикагского университета началось с сканирования всего генома 948 линий арабидопсиса из разных регионов Европы. Затем исследователи искали те SNP, которые были чрезмерно представлены в различных климатических условиях, и использовали их, чтобы предсказать, какие растения будут лучше всего жить в конкретном климате. На местах группа проверила эти прогнозы, изучив различные штаммы арабидопсиса , которые были посажены во Франции, и обнаружила, что действительно те растения, которые имели наибольшее количество SNP, благоприятных для этого климата, имели наибольшие успехи в этой области.

Лаура Дж. Мартин, выпускница Университета Брауна, ныне кандидатская диссертация в Корнелле, проводит перепись выживших растений арабидопсиса на полевом участке в Норвиче, Англия. КУРТЕСИ ДЖУДИТ РОУ

«Ключевое наблюдение, которое мы сделали, заключается в том, что выборочные зачистки», в которых благоприятная мутация быстро распространяется по всему населению, «похоже, сыграли важную роль в адаптации к климату и могут быть необходимы в будущем», – сказал Бергельсон The Scientist . Если растения должны полагаться на новые мутации для реагирования на изменение климата, это «накладывает ограничения на то, как быстро растения могут адаптироваться», добавила она.

Подход Бергельсона «демонстрирует силу широкомасштабных ассоциаций для выявления SNP, которые могут быть важны для адаптации к климату», сказала Салли Эйткен из Университета Британской Колумбии.

Группа Шмитта использовала другую стратегию, начав с поля. Исследователи изучили пригодность различных линий растений, которые были взяты с участков по всей Европе, затем каждый из них был посажен в садах в Англии, Финляндии, Германии и Испании, выбранных для представления различных климатических условий. Затем группа измерила выживаемость и урожайность плодов на разных линиях в этих различных климатических условиях и провела общегеномные сканирования для поиска SNP, связанных с этим успехом.

Удивительно, но Шмитт сказал, что «генетическая основа пригодности почти полностью различна в разных климатических условиях». Она и ее коллеги обнаружили, что SNP, которые помогли растению в одном климате, не обязательно вредны для другого климата. «Так что это не конкретный ген, а совершенно разные гены, которые, по-видимому, ответственны за высокую эффективность в разных местах», – сказала она.

Айткин, который не принимал участия в исследовании, проводит исследование всего генома SNP и климата на деревьях. «Такая работа помогает нам получать знания о генах-кандидатах, которые участвуют в реакциях на температуру и влажность» в конкретных климатических условиях, что важно для понимания реакции растений на текущие и будущие изменения климата, сказала она.

«Очевидно, они показывают, что арабидопсис может адаптироваться к климату», – сказал Иван Бакстер , исследователь из Службы сельскохозяйственных исследований Министерства сельского хозяйства США, о двух исследованиях. «Но способность [адаптироваться] будет очень специфической для каждого вида».

Бакстер, который также не принимал участия в исследовании, сказал The Scientist, что будет интересно посмотреть, какие адаптации распространяются на другие типы растений, и он ожидает, что это только начало общегеномных исследований адаптации растений к их окружение.

A. Fournier-Level и др ., «Карта локальной адаптации у Arabidopsis thaliana », Science , 334: 86-9, 2011.

А. М. Хэнкок и др ., «Адаптация к климату в геноме Arabidopsis thaliana », Science, 334: 83-6, 2011.

(Домашняя страница карусельного изображения: Wikimedia Commons, Sui-setz)

Обсуждение

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *